确定拱轴的形式时主要考虑两个问题，一是拱的合理轴线，二是拱的矢高。

1.拱的合理轴线

在一固定的荷载作用下，使拱处于无弯矩状态的拱轴曲线，称为拱的合理轴线。了解合理轴线这个概念，有助于我们选择拱的合理形式。对于不同的结构形式（三铰拱、两铰拱和无铰拱），在不同的荷载作用下，拱的合理轴线是不同的。对于三铰拱，在沿水平方向均布的竖向荷载作用下，合理拱轴为一抛物线，见图4-10a；在垂直于拱轴的均布压力作用下，合理拱轴为圆弧线，见图4-10b。

图4-10 拱的合理轴线

a）抛物线拱 b）圆拱

在房屋建筑中拱结构的轴线一般采用抛物线，其方程为：

式中 f——拱的矢高；

l——拱的跨度。

当f<l/4时，可用圆弧代替抛物线，因为这时两者差别不大，而圆拱有利于拱身分段的标准化，便于制作。

在实际工程中，结构承受的荷载是多种多样的，只承受某一固定荷载的可能性很小。因此，很难找出一条合理的拱轴来适应各种荷载，而只能根据主要荷载确定合理的拱轴，使拱身主要承受轴力，尽量减少弯矩。例如对屋顶结构，一般根据屋面的恒载选择合理的拱轴。

2.拱的矢高

不同的建筑对拱的形式要求不同，有的要求扁平，矢高小；有的则要求矢高大。合理拱轴的曲线方程确定之后，可以根据建筑的外形要求定出拱的矢高。以三铰拱为例，在沿水平方向均布的竖向荷载作用下，拱的合理轴线为二次抛物

线，，当矢高f不同时，拱轴形状也不相同，如图4-11所示。

当时，拱的轴线为a；(www.daowen.com)

当f时，拱的轴线为b；

由此可见，矢高对拱的外形影响很大，它直接影响建筑造型和构造处理。矢高的大小还影响拱身轴力和拱脚推力的大小。

如三铰拱的推力：。

图4-11 拱的合理轴线与矢高

式中，M⁰_c为与拱同跨度同荷载的简支梁的跨中弯矩。

从上式可以看出，水平推力H与矢高f

成反比。时的推力为f时的2.5倍。因此，设计中确定矢高大小时，不仅要考虑建筑的外形要求，还要考虑结构的合理性。

对于屋盖结构，一般取f，最小不小于。

矢高小的拱水平推力大，拱身轴力也大；矢高大的拱则相反，但拱身长度增大，建筑空间也大，对于落地拱应主要根据建筑跨度和高度要求来确定矢高。

对图4-4a、b所示的三铰拱和两铰拱屋架，矢高的确定既要考虑结构的合理性又要考虑屋面做法和排水方式：

当为自防水屋面时：屋面坡度要求，则；

当为油毡屋面时：屋面坡度要求不大于，则f不大于。

对瓦屋面及自防水屋面，要求屋面坡度较大，这与结构的合理性一致。而对油毡屋面，坡度不能太大，否则夏季高温时，会引起沥青流淌，因此矢高较小而使拱的推力和轴力增大。